Курсовая работа: Программно управляемый генератор линейно-нарастающего напряжения сверхнизкой частоты на микроконтроллере

Как видно подпрограмма, соответствующая такому алгоритму генерации линейно-нарастающего напряжения, является оптимальной с точки зрения кода и выполняется за минимальное количество тактов.

Весьма важным блоком программы является работа с ЖКИ.

При установке режима по умолчанию на ЖКИ выводится следующее:

«F = 2 Hz ». Далее при нажатии на кнопки изменяются лишь 4й и 5й символы, отображающие значение частоты, что происходит при помощи подпрограмм zamena и zamena1 соответственно. Для отображения на ЖКИ одного символа необходимо в переменную lcd записать значение символа, который необходимо отобразить, а далее проверить ЖКИ на готовность к общению и произвести запись в регистр DR. На рис. 4.4 приведен алгоритм вывода надписи на ЖКИ.

Рассмотрим алгоритм, который реализован в подпрограммах готовности и записи в регистры IR и DR. Для этого на рис. 4.5 приведена а блок-схема алгоритма подпрограммы готовности, на рис.4.6а подпрограмма записи в регистр DR, на рис. 4.6б подпрограмма записи в регистр IR.

Для осуществления работы с ЖКИ в каждой конкретной подпрограмме формируются необходимые в данном случае временные диаграммы :для случая записи в регистр IR и DR.

Рис. 4.5 – Блок-схема алгоритма проверки ЖКИ на готовность

Листинг подпрограммы готовности:

 а). б).

Рис. 4.6 – Блок-схема алгоритма подпрограмм записи в регистр IR(a) и записи в регистр DR(б)

Листинг подпрограммы записи в регистр IR

Листинг подпрограммы записи в регистр DR

В подпрограммах замены указывается символ, который изменяется. Значение символа указывается непосредственно в блоке обработке нажатия кнопки.

В случае если изменяется один выводимый на ЖКИ знак, вызывается подпрограмма zamenа (единицы), в случае изменения десятков дополнительно вызывается подпрограмма zamena1.

Листинг подпрограммы замены единиц (zamenа) и десятков(zamena1):

Как видно из листинга, необходимое время задержки реализуется подпрограммой задержки, использование которой является более оптимальной с точки зрения программного кода.

Текст программы управления генератором линейно-нарастающего напряжения сверхнизкой частоты в полном объеме приведен в приложении А.

5. Результаты эмуляции в программы в пакете VMLAB

Ниже приведены результаты эмуляции в пакете VMLAB, которые представляют собой полученные значения генерируемых частот, сведенные в таблицу 5.1. В качестве примера приводятся окно осциллографа программы, и отображаемая при этом на ЖКИ частота для второго и шестого режимов.

Таблица 1 – Результаты эмуляции в пакете VMLAB

Отображаемое на ЖКИ значение частоты соответствует генерируемой в данный момент частоте для всех 16ти режимов. Соответствие кнопок частоте и полученная при анализе частота генерации показаны в таблице 5.1.

6. Анализ временных соотношений и оценка погрешностей

Расчет константы N, которая записывается в регистр сравнения первого таймер-счетчика выполняется по следующим соотношениям:

,

Где 0.25 мкс – время тактирования генератора при тактовой частоте f=4МГц;

Согласно техническому заданию расчет константы необходимо провести для шестнадцати режимов. Полученную константу N переведем в шестнадцатеричную систему. Соответственно ниже приведена таблица расчетов для 16ти частот:

Табл. 2 – Расчет коэффициента N в зависимости от частоты

Тот факт, что деление приводит к наличию более чем 4х знаков за запятой, и значения необходимо округлять до целых, говорит о том, что при генерации возможно возникновение погрешностей. Однако согласно эмуляции в пакете VMLAB погрешности генерации частоты не превышают 1%.

Выводы

В ходе выполнения данного курсового проекта был разработан алгоритм, спроектирована принципиальная схема и написана программа управления генератора линейно-нарастающего напряжения с дискретно-изменяющейся частотой с помощью матрицы кнопок и плавно-изменяющейся амплитудой.

Отображение генерируемой частоты осуществлялось с помощью ЖКИ.

После выполнения поставленной задачи были сделаны такие существенные выводы:

- проектирование и техническое выполнение генераторов линейно-нарастающего напряжения на базе микроконтроллеров является более оптимальным со схемотехнической точки зрения, с точки зрения управления и компактности устройства, а также точности получаемых значений;

- погрешности получаемые при генерации весьма малы, что свидетельствует о точности расчета;

- спроектированное устройство целиком и полностью соответствует техническому заданию.

Данное устройство может получить применение в сфере телевидения для горизонтальной развёртки электронного луча в электронно-лучевой трубке, а также широко применяться в импульсной технике.

Приложение А

; ******************************************************

; BASIC .ASM template file for AVR

; ******************************************************

.include "D:\0B54~1\9E9E~1\VMLAB\include\m8515def.inc"

; Define here the variables

; программа генератор пилообразный напряжение

.def temp = r16

.def adr = r17

.def reg = r18

.def const0 = r19

.def const01 = r20

.def time = r21

.def lev =r22

.def Comand =r23

.def lcd =r24

.def x =r25

.equ   E                = 2

.equ   RW             = 1

.equ   RS              = 0

; Define here Reset and interrupt vectors, if any

reset:

rjmp start

reti ; Addr $01

reti ; Addr $02

reti ; Addr $03

rjmp generation ; Addr $04

reti ; Addr $05

reti ; Addr $06 Use 'rjmp myVector'

reti ; Addr $07 to define a interrupt vector

reti ; Addr $08

reti ; Addr $09

reti ; Addr $0A

reti ; Addr $0B This is just an example

reti ; Addr $0C Not all MCUs have the same

reti ; Addr $0D number of interrupt vectors

reti ; Addr $0E

reti ; Addr $0F

reti ; Addr $10

; Program starts here after Reset

start: ldi temp,$02

out SPH,temp

ldi temp,$5F

out SPL,temp

;================= настройка портов ===================

ldi temp,$F0

out DDRD,temp

ldi temp,$FF

out PORTD,temp

out DDRC,temp

out PORTC,temp

;================ настройка Т1 и прерываний ==========

ldi temp, $40

out TIMSK, temp

ldi temp, $09

out TCCR1B, temp

sei

;================ загрузка констант ===================

ldi const0,0

ldi const01,$01

ldi lev,$00

ldi x, $00

;================ режим по умолчанию ==================

ldi temp, high($1E78)

out OCR1AH, temp

ldi temp, low($1E78)

out OCR1AL, temp

;================ инициализация ЖКИ ===================

ldi Comand,$0C ;1100 определение режима отображения

rcall gotov

rcall LCD_Delay

rcall zap_IR

ldi Comand,$06 ;110 выбор направления сдвига

rcall LCD_Delay

rcall gotov

rcall LCD_Delay

rcall zap_IR

ldi Comand,$38 ;развертка в одну строку

rcall LCD_Delay

rcall gotov

rcall LCD_Delay

rcall zap_IR        

;================Вывод надписи============================

ldi lcd,$46 ;F

rcall mm3

ldi lcd,$20

rcall mm3

ldi lcd,$3D ;=

rcall mm3

ldi lcd,$20

rcall mm3

ldi lcd,$20

rcall mm3

ldi lcd,$32 ;2

rcall mm3

ldi lcd,$20

rcall mm3

ldi lcd,$48 ;H

rcall mm3

ldi lcd,$7A ;z

rcall mm3

;================последовательный опрос клавиатуры =============

forever:

ldi reg,$7F

out PORTD,reg

nop

nop

sbis PIND,0

rjmp r3

sbis PIND,1

rjmp r7

sbis PIND,2

rjmp r11

sbis PIND,3

rjmp r15

ldi reg,$BF

out PORTD,reg

nop

nop

sbis PIND,0

rjmp r2

sbis PIND,1

rjmp r6

sbis PIND,2

rjmp r10

sbis PIND,3

rjmp r14

ldi reg,$DF

out PORTD,reg

nop

nop

sbis PIND,0

rjmp r1

sbis PIND,1

rjmp r5

sbis PIND,2

rjmp r9

sbis PIND,3

rjmp r13

ldi reg,$EF

out PORTD,reg

nop

nop

sbis PIND,0

rjmp r0

sbis PIND,1

rjmp r4

sbis PIND,2

rjmp r8

sbis PIND,3

rjmp r12

rjmp forever

;=================== подпрограмма генерации ======================

generation:

out PORTC, lev

inc lev

reti

;================== метки перехода на кнопки =====================

r0:

ldi temp, high($1E78) ;2Гц

out OCR1AH, temp

ldi temp, low($1E78)

out OCR1AL, temp

ldi lcd, $32

rcall zamena1

rjmp forever

r1:

ldi temp, high($F40) ;4Гц

out OCR1AH, temp

ldi temp, low($F40)

out OCR1AL, temp

ldi lcd, $34

rcall zamena1

rjmp forever

r2:

ldi temp, high($A60) ;6 Гц

out OCR1AH, temp

ldi temp, low($A60)

out OCR1AL, temp

ldi lcd, $36

rcall zamena1

rjmp forever

r3:

ldi temp, high($7A0) ;8Гц

out OCR1AH, temp

ldi temp, low($7A0)

out OCR1AL, temp

ldi lcd, $38

rcall zamena1

rjmp forever

r4:

ldi temp, high($618) ;10Гц

out OCR1AH, temp

ldi temp, low($618)

out OCR1AL, temp

ldi lcd,$31

rcall zamena

ldi lcd,$30

rcall zamena1

rjmp forever

r5:

ldi temp, high($510) ;12Гц

out OCR1AH, temp

ldi temp, low($510)

out OCR1AL, temp

ldi lcd,$31

rcall zamena

ldi lcd,$32

rcall zamena1

rjmp forever

r6:

ldi temp, high($45C) ;14Гц

out OCR1AH, temp

ldi temp, low($45C)

out OCR1AL, temp

ldi lcd,$31

rcall zamena

ldi lcd,$34

rcall zamena1

rjmp forever

r7:

ldi temp, high($3D0) ;16Гц

out OCR1AH, temp

ldi temp, low($3D0)

out OCR1AL, temp

ldi lcd,$31

rcall zamena

ldi lcd,$36

rcall zamena1

rjmp forever

r8:

ldi temp, high($358) ;18Гц

out OCR1AH, temp

ldi temp, low($358)

out OCR1AL, temp

ldi lcd,$31

rcall zamena

ldi lcd,$38

rcall zamena1

rjmp forever

r9:

ldi temp, high($30C) ;20Гц

out OCR1AH, temp

ldi temp, low($30C)

out OCR1AL, temp

ldi lcd,$32

rcall zamena

ldi lcd,$30

rcall zamena1

rjmp forever

r10:

ldi temp, high($2C6) ;22Гц

out OCR1AH, temp

ldi temp, low($2C6)

out OCR1AL, temp

ldi lcd,$32

rcall zamena

ldi lcd,$32

rcall zamena1

rjmp forever

r11:

ldi temp, high($28B) ;24Гц

out OCR1AH, temp

ldi temp, low($28B)

out OCR1AL, temp

ldi lcd,$32

rcall zamena

ldi lcd,$34

rcall zamena1

rjmp forever

r12:

ldi temp, high($259) ;26Гц

out OCR1AH, temp

ldi temp, low($259)

out OCR1AL, temp

ldi lcd,$32

rcall zamena

ldi lcd,$36

rcall zamena1

rjmp forever

r13:

ldi temp, high($22E) ;28Гц

out OCR1AH, temp

ldi temp, low($22E)

out OCR1AL, temp

ldi lcd,$32

rcall zamena

ldi lcd,$38

rcall zamena1

rjmp forever

r14:

ldi temp, high($208) ;30Гц

out OCR1AH, temp

ldi temp, low($208)

out OCR1AL, temp

ldi lcd,$33

rcall zamena

ldi lcd,$30

rcall zamena1

rjmp forever

r15:

ldi temp, high($1E8) ;32Гц

out OCR1AH, temp

ldi temp, low($1E8)

out OCR1AL, temp

ldi lcd,$33

rcall zamena

ldi lcd,$32

rcall zamena1

rjmp forever

;================== работа с ЖКИ ==============

LCD_Delay: ldi x,$04  

L_loop: dec x                        

 brne L_loop

 ret

gotov:

ldi temp, $00

out DDRB,temp

ldi temp, $FF

out PORTB,temp

out DDRA, temp

mm1: ldi temp,0b00000010

out PORTA, temp

rcall LCD_Delay

sbi PORTA, E

rcall LCD_Delay

in temp, PIND

rcall LCD_Delay

cbi PORTA,E

rcall LCD_Delay

cbi PORTA,RW

sbrs temp,7

ret

rjmp mm1

zap_IR:

ldi temp, $FF

out DDRD,temp

ldi temp, $00

out PORTA, temp

out PORTD, Comand

sbi PORTA,E

rcall LCD_Delay

cbi PORTA,E

rcall LCD_Delay

ret

zap_DR:

ldi temp, $FF

out DDRD, temp

ldi temp,0b00000001

out PORTA, temp

rcall LCD_Delay

out PORTD, lcd

sbi PORTA,E

rcall LCD_Delay

cbi PORTA,E

rcall LCD_Delay

ret

zamena:

ldi Comand, $84

mm2: rcall LCD_Delay

rcall gotov

rcall LCD_Delay

rcall zap_IR        

rcall LCD_Delay 

rcall gotov

rcall LCD_Delay

rcall zap_DR

ret    

zamena1:

ldi Comand,$85

rjmp mm2

mm3:

rcall LCD_Delay 

rcall gotov

rcall LCD_Delay

rcall zap_DR      

ret